lseek及llseek介绍

本文详细介绍了lseek和llseek系统调用的功能与用法,包括如何通过它们重新定位文件描述符的读写偏移量,以及在Linux设备驱动程序中如何实现llseek方法。

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lseek在manpage中的相关说明:

名称
       lseek - 重新定位读/写文件偏移量

内容简介
       #include 
       #include 

       off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

描述
       使用lseek()函数根据whence及offset两个参量重新定位打开的文件文件描述符fd的偏移量。whence有以下取值:

       SEEK_SET    偏移量设置为offset字节。

       SEEK_CUR    偏移量设置为当前位置加上offset字节。

       SEEK_END    偏移量设置为文件大小加上偏移字节大小。

   lseek()函数允许的文件偏移量超出了该文件末尾的(但这并不改变文件的大小)设置。

返回值
   成功完成后,lseek()返回的结果是从文件开头的字节偏移位置。否则,返回-1并设置errno以指示错误。

错误
       EBADF     fd不是一个打开的文件描述符。

       EINVAL    whence不是SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END其中之一;或者产生的文件偏移量是负的,或超出设备的可搜索范围。

       EOVERFLOW    由此产生的文件偏移超过了off_t。

       ESPIPE     fd是与管道,套接字,或FIFO相关的。


llseek在《Linux设备驱动》中的相关说明:

   llseek方法实现了lseek和llseek系统调用.如果llseek方法从设备的操作中缺失, 内核中的缺省的实现通过修改filp->f_pos进行移位,这是文件中的当前读写位置. 请注意对于lseek系统调用要正确工作,读和写方法必须配合.

    你可能需要提供你自己的方法, 如果移位操作对应一个在设备上的物理操作.一个简单的例子可在scull驱动中找到:

loff_t scull_llseek(struct file *filp, loff_t off, int whence)
{
        struct scull_dev *dev = filp->private_data;
        loff_t newpos;

        switch(whence)
        {
        case 0: /* SEEK_SET */
                newpos = off;
                break;

        case 1: /* SEEK_CUR */
                newpos = filp->f_pos + off;
                break;

        case 2: /* SEEK_END */
                newpos = dev->size + off;
                break;

        default: /* can't happen */
                return -EINVAL;
        }
        if (newpos < 0)
                return -EINVAL;
        filp->f_pos = newpos;
        return newpos;
}

   尽管刚刚展示的这个实现对scull有意义, 它处理一个被很好定义了的数据区, 大部分设备提供了一个数据流而不是一个数据区(串口或者键盘), 并且移位这些设备没有意义. 如果这就是你的设备的情况, 你不能只制止声明llseek操作, 因为缺省的方法允许移位. 相反, 你应当通知内核你的设备不支持llseek, 通过在你的 open 方法中调用nonseekable_open.

int nonseekable_open(struct inode *inode; struct file *filp); 

   这个调用标识了给定的filp为不可移位的;内核就不会允许一个lseek调用在这样一个文件上成功.通过用这样的方式标识这个文件,你可确定不会有通过pread和pwrite系统调用的方式来试图移位这个文件.

   为了完整起见, 你也应该在你的file_operations结构中设置llseek方法到一个特殊的辅助函数no_llseek, 它定义在中.



对于scull字符设备驱动,添加了proc文件系统相关的操作,llseek及ioctl。
代码:           scull.rar   
<think>嗯,用户想了解Linux驱动中lseek函数的用法,可能需要具体的使用说明示例。首先,我应该先回顾一下lseek函数的基本概念。根据引用[4],lseek属于Linux文件IO的一部分,用于移动文件读写的位置。在驱动开发中,这个函数的作用可能有所不同,因为需要驱动自己实现对应的功能。 接下来,我需要确认用户提到的驱动中的lseek函数标准库中的有什么不同。引用[5]提到lseek函数的参数是int fd, off_t offset, int whence,而驱动中的实现可能需要在file_operations结构体中定义llseek方法。记得标准库的fseeklseek的区别,如引用[1]所说,fseek是C库函数,而lseek是系统调用,驱动中的实现更底层。 用户可能需要知道如何在自己的驱动中实现lseek。根据引用[2],在驱动代码中需要填充file_operations的llseek成员,指向自定义的lseek函数。这个函数需要处理不同的whence参数,即SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END,调整文件的当前位置。 然后,示例代码是关键。用户可能需要一个简单的驱动示例,比如一个内存缓冲区,展示如何移动读写位置。引用[3]提到了proc文件系统的例子,但这里可能需要更基础的驱动模型。例如,在驱动中维护一个缓冲区,当用户调用lseek时,更新读写指针的位置,并返回新的偏移量。 同时,要注意错误处理,比如偏移量超出范围时返回-EINVAL。比如,如果whence参数无效,或者偏移导致位置超出缓冲区大小,驱动需要正确处理这些情况。引用[5]中的参数说明可以帮助用户理解如何设置offsetwhence。 用户可能还想知道如何在应用层测试这个驱动。可以提供一个测试程序,打开设备文件,调用lseek,然后读写数据。例如,使用open、lseek、write、read等系统调用,验证驱动中的lseek是否正确工作。引用[2]中的测试应用代码可能有参考价值。 另外,需要解释lseek在驱动中的典型应用场景,比如调整读写指针,支持随机访问,或者在设备中定位不同的寄存器或数据区域。引用[4]提到lseek用于移动文件读写位置,这在设备驱动中同样重要,特别是对于需要定位操作的设备。 可能还需要对比标准文件系统驱动中的lseek实现差异。比如,驱动中的lseek可能不直接操作文件大小,而是操作设备特定的位置或寄存器索引。例如,引用[1]中的示例使用lseek拓展文件长度,但在驱动中可能需要不同的逻辑。 最后,确保回答结构清晰,分点说明使用步骤示例,并附上相关代码片段,帮助用户逐步理解实现。同时,生成的问题要围绕驱动的lseek实现、应用场景、测试方法以及错误处理等方面,以覆盖用户可能遇到的后续问题。</think>### Linux驱动中lseek函数使用说明 #### 1. **函数作用** `lseek` 在Linux驱动中用于调整文件操作的读写位置(偏移量),支持随机访问设备或文件[^4]。在驱动开发中,需在 `file_operations` 结构体中实现 `.llseek` 方法。 #### 2. **函数原型与参数** ```c loff_t (*llseek) (struct file *filp, loff_t offset, int whence); ``` - `filp`: 文件指针 - `offset`: 偏移量(可正可负) - `whence`: 基准位置,取值: - `SEEK_SET`(文件开头) - `SEEK_CUR`(当前位置) - `SEEK_END`(文件结尾)[^5] #### 3. **驱动实现步骤** 1. **定义`llseek`函数** 根据业务逻辑计算新偏移量: ```c static loff_t my_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) { loff_t new_pos; switch (whence) { case SEEK_SET: new_pos = offset; break; case SEEK_CUR: new_pos = filp->f_pos + offset; break; case SEEK_END: new_pos = DEVICE_MAX_SIZE + offset; break; // 假设设备最大长度为DEVICE_MAX_SIZE default: return -EINVAL; // 无效参数 } if (new_pos < 0 || new_pos >= DEVICE_MAX_SIZE) return -EINVAL; filp->f_pos = new_pos; return new_pos; } ``` 2. **注册到`file_operations`** ```c struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .llseek = my_llseek, .read = my_read, .write = my_write, // 其他操作... }; ``` #### 4. **应用层示例** 通过系统调用测试驱动: ```c int fd = open("/dev/my_device", O_RDWR); lseek(fd, 1024, SEEK_SET); // 定位到第1024字节 read(fd, buf, 100); // 从该位置读取100字节 close(fd); ``` #### 5. **典型场景** - 设备寄存器随机访问(如传感器读取特定地址数据) - 文件式设备(如内存映射设备)的随机读写[^2] #### 6. **注意事项** - **偏移校验**:需检查偏移量是否超出设备支持范围,避免越界。 - **线程安全**:多进程访问时需用互斥锁保护`filp->f_pos`。 - **性能优化**:频繁调用可能影响效率,需结合缓存机制[^1]。 --- ### 代码示例(驱动部分) ```c // 设备结构体 struct my_device { char buffer[4096]; size_t size; }; static loff_t my_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) { struct my_device *dev = filp->private_data; loff_t new_pos; switch (whence) { case SEEK_SET: new_pos = offset; break; case SEEK_CUR: new_pos = filp->f_pos + offset; break; case SEEK_END: new_pos = dev->size + offset; break; default: return -EINVAL; } if (new_pos < 0 || new_pos >= dev->size) return -EINVAL; filp->f_pos = new_pos; return new_pos; } ``` ---
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